液滴撞击多孔表面动力学特性研究进展

液滴与多孔表面碰撞时，多孔表面的孔隙所引起的毛细力作用将对液滴的动力学行为产生一定的影响。研究液滴撞击多孔表面后的铺展、渗透、蒸发、传热等问题对调控多孔表面液滴的铺展以满足不同领域的应用需求具有重要的意义。总结归纳了液滴撞击多孔表面的理论、数值和实验方面的研究方法，对液滴撞击速度、液滴直径、孔隙率、孔径、韦伯数、黏度和表面张力等主要因素对液滴撞击动力学特性的影响规律进行综述，提出液滴在多孔表面的研究可从更加符合液滴撞击多孔介质的理论模型建立，新型多孔介质内部液滴特性及热物理参数测试技术等方面进行。     

航空发动机金属泡沫通风器阻力特性研究

不同工况(入口流量、转速)对金属泡沫内部流体的流动特性有重要的影响。根据金属泡沫的孔隙率和孔密度建立了金属泡沫简化模型;在此基础上,采用圆管数值模拟得出多孔介质参数;最后利用FLUENT软件及其多孔介质模型数值模拟了金属泡沫通风器在不同工况下的阻力特性。研究结果表明,金属泡沫通风器的压力降随着通风器流量的增加而增加,转速对通风器阻力特性的影响规律与该规律相似。这项成果,为金属泡沫通风器的研究及应用提供了理论支持。     

液滴碰撞固体壁面的铺展特征研究

利用数值计算和实验观察相结合的方法研究液滴与水平固体壁面碰撞后的铺展过程,讨论液滴在铺展的各个阶段的压力分布特性和速度分布特性。数值计算结果表明液滴与固体壁面的接触角、液滴半径大小、液滴黏度、冲击速度等因素对铺展过程中液滴的最大铺展半径和最大反弹高度有影响。数值结算结果与实验观察结果一致。     

基于多孔介质模型的机械密封静压泄漏特性分析

针对接触式机械密封普遍存在的渗漏现象,考虑到流体在多孔介质中的流动和在密封端面间的流动具有相似特征,基于多孔介质模型建立密封端面间渗流模型,通过对动量方程和连续性方程的推导,得到适用于密封端面间流体流动的控制方程,提出一种密封端面间泄漏率的解析计算新方法,并与COMSOL数值模拟得到的泄漏率进行对比分析;研究孔隙率、端面表面粗糙度、膜厚、密封介质压力和弹簧比压对静压泄漏特性的影响规律。结果表明,泄漏率随孔隙率、端面表面粗糙度、膜厚和密封介质压力的增大而增大,随弹簧比压的增大而减小,解析计算结果和数值模拟结果的变化趋势基本一致,证明该解析法计算泄漏率具有实用性和可行性。     

基于作用力分析的分裂液滴内空泡时间稳定性研究

基于线性稳定性理论,推导出描述超空化时分裂液滴内空化气泡稳定性的数学模型;在此基础上,从分裂液滴内空泡的受力角度对空化气泡的时间稳定性进行研究。研究结果表明,液滴黏性力使空泡稳定性增强;相对于空气及空泡的黏性力而言,液滴黏性力对空泡的稳定性起主导性作用。空泡惯性力是影响空泡稳定性的主要因素,对空泡稳定性具有不利影响,其影响程度与空泡液滴半径比密切相关,空泡惯性力对空泡稳定性的影响随空泡液滴半径比的增大而显著增强。空泡可压缩力、液滴内部气动力以及空泡液滴界面处的表面张力有利于空泡稳定,其变化对空泡稳定性的影响受空泡液滴半径比的影响相对较小;液滴外部气动力对空泡稳定性的影响相对较小。建立分裂液滴内空化气泡临界破碎准则,并对分裂液滴内空化气泡的破碎进行分析;分析结果表明,空泡维持时间受空泡生长速度和空泡液滴半径比的影响;对于某一确定初始空泡液滴半径比的分裂液滴来说,有其最大空泡极限破碎半径;空泡极限破碎半径随初始空泡液滴半径比的增加而减小。     

多孔铝的低压成形工艺及其影响因素

以纯铝粉和氯化钠为原料,经混合、低压成形、烧结、溶出造孔剂的方法制备多孔铝,分析了影响多孔铝的孔隙率、孔隙结构、渗透性能、冲击变形量的各种因素。结果表明:含氯化钠45%的混合粉体于120 MPa下成形,在655℃烧结3 h后于水浴中将氯化钠溶出,制备出孔隙率为53.4%及渗透流量为0.128 mL.s-1的多孔铝。成形压力对多孔铝的性能影响最为显著,成形压力增大使开孔孔隙率、渗透流量降低,冲击变形量降低,使闭孔孔隙率增大。     

惯性微流体开关阈值特性与响应历程的数值仿真

根据变矩形截面微通道惯性微流体开关的结构和工作机理,建立了水银液滴在临界状态下的开关静态阈值模型。采用VOF模型,考虑了表面张力作用和接触角效应,模拟了水银液滴在微通道中的动态时间历程,较准确地反映了液滴形状连续变化中的关键特征。通过对水银液滴速度随时间变化的跟踪,验证了开关具有阈值特性。仿真分析了微阀门宽度、微通道深度等结构参数对加速度阈值的影响,从而验证了阈值解析公式。当接触角为130°至170°时,数值仿真结果显示开关的响应时间随着接触角的增大而减小。讨论了不同网格尺寸对开关动态过程仿真计算结果的影响,结果曲线表明在仿真设置条件下计算结果对网格尺寸依赖较小。     

活塞偏心倾斜对双筒液压减振器动态阻尼特性影响分析*

考虑活塞偏心和倾斜后活塞与缸筒之间的摩擦与润滑因素,研究充气式双筒液压减振器动态阻尼特性;建立活塞偏心和倾斜的双筒式液压减振器的动态阻尼特性数学模型和动压润滑方程,求解减振器动态阻尼特性数学方程;采用雷诺空化边界条件,对Reynolds方程采用五点差分法进行离散,利用超松弛迭代法(SOR)迭代求解,得到摩擦阻尼力;分析活塞偏心距比、活塞倾斜角度,活塞倾斜时活塞运动速度、活塞半径、活塞宽度等因素对摩擦阻尼的影响,以及各摩擦因素对减振器动态阻尼特性的影响。结果表明:活塞偏心和倾斜时,随活塞速度、偏心距比、活塞倾斜角度、活塞宽度等的增加,减振器活塞与缸筒之间的油膜摩擦力均增加,而随活塞半径的增加,油膜摩擦力减小。减振器活塞发生倾斜时,会造成阻尼力的大幅增加,严重影响车辆行驶的舒适性能,且活塞速度越快,对舒适性影响越严重。     

大型多孔介质太阳能储能器的优化设计

基于k-ε湍流模型和多孔介质的定性损失模型,用ANSYS CFX软件对大型多孔介质太阳能储能器进行稳态流动的模拟分析。在给定边界条件的情况下,通过改变多孔介质孔隙率和储能器的结构参数,分析储能器输出功率的变化,从而得出储能器直径对介质的速度和温差乘积影响的局部灵敏度为0.45,孔隙率为0.12,多孔介质厚度为0.07,出口高度为0.001。以太阳能储能器输出功率最大为目标,通过优化得到三组参变量的设计点和一组响应点,其中设计A点对应的输出a值最大。     

选区激光熔化梯度多孔支架力学性能和能量吸收研究

基于三周期极小曲面设计梯度 Ti6Al4V 多孔支架,并采用选区激光熔化打印成形,分析边缘孔隙率P_out、中心孔隙率P_in和平均孔隙率■对力学性能和能量吸收的影响。研究结果表明：相同■的梯度多孔支架弹性模量、抗压强度和单位体积的总吸收能量 W_V都随着 P_out的增大而减小,随着 P_in的增大而增大;不同 ■的梯度多孔支架弹性模量、抗压强度和 W_V随着 ■的增大而减小;P^-对其弹性模量、抗压强度和 W_V的影响大于 P_in、P_out的影响。打印成形的梯度多孔支架能够满足股骨和胫骨的弹性模量、抗压强度要求,建立的力学性能模型可为面向骨科医学多孔支架的应用提供参考。